上期我們討論了工控機(jī)在體積方面的設(shè)計(jì)，由于使用方式的不同，大致可以分為上架式和壁掛式兩大類(lèi)。這期我們會(huì)來(lái)討論一下工控機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念。
　　早期的工控機(jī)就是一個(gè)質(zhì)量更好的PC。但是隨著時(shí)間的推移，工控機(jī)架構(gòu)有了本質(zhì)上的變化，根據(jù)用戶(hù)使用環(huán)境的變化，演變成了現(xiàn)在流行的底板加插卡的架構(gòu)。這種架構(gòu)主要有如下的優(yōu)點(diǎn)：
　　維護(hù)時(shí)間減少：
　　隨著工控機(jī)被大量用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，基于母板的系統(tǒng)是不靈活的，為了修復(fù)或更新系統(tǒng)需要更換整個(gè)母板。更換母板需要在母板拿走之前把所有的插卡和電纜都拔掉。這就導(dǎo)致修復(fù)或更新時(shí)系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間增加，這在工控現(xiàn)場(chǎng)是不可接受的。
　　因此工程師們想到另外一個(gè)方法，取消母板架構(gòu)，而把核心的CPU處理單元做在一張插卡上，其它的擴(kuò)展界面則做在底板上，底板是由一些連接器和無(wú)源器件組成的。這種結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)更新和修復(fù)簡(jiǎn)單而且停機(jī)時(shí)間最少。這種設(shè)計(jì)理念影響了整個(gè)工控機(jī)的發(fā)展?，F(xiàn)在我們ECG事業(yè)群的PC104總線(xiàn)技術(shù)的嵌入式小板也和這種理念有異曲同工之妙。
　　研華第一款BP架構(gòu)的產(chǎn)品出現(xiàn)在1991年，早期由于沒(méi)有PCI總線(xiàn)，該款產(chǎn)品是基于ISA總線(xiàn)的。后來(lái)PCI總線(xiàn)技術(shù)成為PC技術(shù)的主流時(shí)，1994年，PICMG組織及時(shí)在無(wú)源底板結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入了PCI技術(shù)，制定了基于ISA/PCI技術(shù)的PICMG1.0標(biāo)準(zhǔn)。

　　　　　　　　　　　　PICMG1.0標(biāo)準(zhǔn)

　　極佳的擴(kuò)展性
　　PICMG1.0標(biāo)準(zhǔn)除了上文所闡述的系統(tǒng)更新和修復(fù)時(shí)間短的主要優(yōu)點(diǎn)外，還存在另外一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：具有極佳的擴(kuò)展性。
　　工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用工控機(jī)做控制核心，會(huì)接上多種擴(kuò)展卡，擴(kuò)展卡以早期的ISA卡、主流PCI卡為主，比如我們研華IAG部門(mén)的多種采集卡和測(cè)量卡。而視用戶(hù)需求，所使用的ISA、PCI槽也不同。舉例來(lái)說(shuō)，某些傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床廠(chǎng)家，為保障其早期在ISA技術(shù)上的投資，會(huì)采用傳統(tǒng)的ISA控制卡為主。而一些從事視頻監(jiān)控的廠(chǎng)家，由于ISA帶寬根本無(wú)法滿(mǎn)足苛刻的視頻帶寬需要，必然要采用PCI視頻捕捉卡，但是也許會(huì)同時(shí)選擇幾個(gè)ISA界面的IO卡配合攝像頭云臺(tái)使用。因此用戶(hù)對(duì)ISA和PCI插槽的需求多種多樣。
　　傳統(tǒng)的商用母板上PCI、ISA數(shù)量固定，早期主板由于面積所顯，一般僅提供3個(gè)PCI，3個(gè)ISA槽，后來(lái)ISA在民用市場(chǎng)面臨淘汰，因此諸多商用主板廠(chǎng)商基于成本考量，取消ISA槽，或僅提供一個(gè)ISA槽。因此對(duì)于工控用戶(hù)的多樣性，商規(guī)主板提供的槽數(shù)難免捉襟見(jiàn)肘。PICMG1.0無(wú)源底板標(biāo)準(zhǔn)最高可提供20槽，所提供的ISA、PCI數(shù)量也可根據(jù)用戶(hù)需求隨意調(diào)整。

　　優(yōu)秀的散熱特性
　　此外采用PICMG1.0架構(gòu)也有助于整體系統(tǒng)的散熱，系統(tǒng)的風(fēng)流圖如下：

　　　　　　　　　　4U上架機(jī)箱的散熱設(shè)計(jì)

　　　　　　　　　　商用PC的散熱風(fēng)道設(shè)計(jì)

　　當(dāng)然，底板加插卡的物理架構(gòu)還有一些缺陷，例如，金手指處容易氧化，槽部位容易在振動(dòng)的情況下松動(dòng)，因此不太適應(yīng)那些具有腐蝕性和振動(dòng)性的環(huán)境下。對(duì)于這些情況，業(yè)界推出了基于PICMG2.0規(guī)范的CompactPCI技術(shù)，但由于價(jià)格、開(kāi)發(fā)難度等因素，CompactPCI在一段時(shí)期內(nèi)較難進(jìn)入主流市場(chǎng)。因此研華針對(duì)這種情況推出的工業(yè)母板系列作為補(bǔ)充（后文會(huì)來(lái)探討工業(yè)母板的市場(chǎng)）。

　　這篇文章我們主要討論了無(wú)源底板加插板架構(gòu)（BP）的優(yōu)勢(shì)。主要是在維護(hù)難度時(shí)間、擴(kuò)展性、散熱性等三個(gè)方面。下期我們將會(huì)繼續(xù)討論研華工控機(jī)箱在散熱方面的改進(jìn)。